O higroscopicidade É a propriedade de algumas substâncias de absorver ou expelir moléculas de água para ou do meio ambiente. Uma substância higroscópica tem a capacidade de absorver (ou expelir) o vapor de água do ar ao seu redor, até que um certo equilíbrio de umidade seja alcançado ou até que a substância esteja saturada.
Cada substância tem uma umidade de equilíbrio característica. Quando o ambiente possui este grau de umidade, a velocidade com que a substância captura as moléculas ambientais de água, é igual ao número de moléculas liberadas.
Já a umidade do ar se deve ao vapor d'água atmosférico proveniente da evaporação de diversas fontes como o mar, rios, água do solo, respiração e transpiração de plantas e animais, entre outras fontes..
A quantidade de moléculas de vapor retidas no ar depende da temperatura do ar. Quanto mais alta a temperatura, maior será a retenção das moléculas de água no ar. Mas se a umidade do ambiente estiver acima da umidade de equilíbrio de um determinado material, o material coletará moléculas de água do ambiente..
Materiais e substâncias que apresentam baixa umidade de equilíbrio são utilizados como secadores de ambiente, é o caso do gel de sílica mostrado na figura 1 e do cloreto de cálcio..
Índice do artigo
As substâncias que captam o vapor d'água do ar ou do líquido que as cerca são higroscópicas e são utilizadas como dessecantes ambientais, como já dissemos..
Quanto ao mecanismo de ação das substâncias higroscópicas, existem basicamente dois tipos:
-As moléculas de água ficam presas na estrutura cristalina da substância, sem reagir quimicamente com ela..
-Uma reação química ocorre entre as moléculas de água e a substância em questão.
No primeiro caso, existe o sulfato de sódio, enquanto no segundo caso existem os metais alcalinos e os hidretos, que reagem fortemente com a água..
Outras substâncias ou materiais higroscópicos são:
-Papel
-Fibras de algodão
-Madeira
-Açúcar
-Querida
-Alguns álcoois, como etanol e metanol
-Sais como hidróxido de sódio, cloreto de cálcio, cloreto de sódio.
Algumas das substâncias higroscópicas tendem a se dissolver na água que absorvem, como sais, açúcar ou mel. Uma substância que se dissolve na água capturada por si mesma é chamada substância deliquescente.
Materiais ou substâncias que retêm umidade podem se expandir, neste caso causando tensões ou tensões nos materiais circundantes. É o caso das baterias antigas que captam a umidade do ambiente, expandindo e estourando suas embalagens.
Outro caso semelhante ocorre com as capas laminadas de livros, que consistem em uma face de papelão que absorve umidade, enquanto o filme plástico não. Em um ambiente muito úmido, o papelão absorve água e se expande, resultando na flacidez da tampa para fora..
A característica descrita no parágrafo anterior, da dilatação diferencial por hidratação de dois materiais diferentes, tem sido utilizada para a construção de instrumentos de medição de umidade ambiental, como o higrômetro..
O higrômetro é o instrumento usado para medir a umidade ambiente. Instrumentos projetados para esta finalidade fazem uma medição indireta da umidade ambiente.
Por exemplo, pode ser uma variação mecânica devido à absorção de umidade pela substância que serve de sensor..
A capacidade elétrica de duas placas metálicas separadas pelo ar pode sofrer pequenas alterações, devido às variações da umidade do ambiente..
A resistividade elétrica de certos materiais também pode ser sensível a mudanças na umidade do ambiente. São essas propriedades que são usadas como sensores de umidade.
Existe um tipo particular de higrômetro chamado psicrômetro que calcula a umidade com base na diferença de temperatura de dois termômetros: um com bulbo seco e outro com bulbo úmido.
Os higrômetros geralmente medem a umidade relativa do ar. Isso é definido como o quociente entre a umidade do ar dividida pela umidade do ar saturado e multiplicada por 100. Portanto, a umidade relativa é convenientemente expressa como uma porcentagem..
Uma fórmula que permite a determinação da umidade relativa é a seguinte:
r = 100 * (Pv / Pvs)
Nesta expressão PV é a pressão de vapor e PVs pressão de vapor de saturação.
Para garantir que o ar está saturado com vapor de água, procure ponto de condensação da água. Consiste em reduzir a temperatura a tal ponto que o ar não admite mais vapor d'água e comece a se condensar em objetos frios como metais e vidro..
A medição de umidade no ponto de orvalho é de 100% na escala de umidade relativa.
Outra quantidade muito útil é o umidade específica. É definido como o número de gramas de vapor de água por 1000 gramas de ar úmido e a seguinte relação é usada para determiná-lo:
w = 0,622 (Pv / P)
Onde Pv é a pressão de vapor e P a pressão do ar.
No exemplo a seguir, a higroscopicidade de um tijolo de construção será determinada.
-O tijolo seco é pesado com uma escala de precisão de 0,5%.
-O tijolo é então imerso por um tempo em água e depois deixado por 20 minutos até que o excesso de água seja liberado. Depois disso, o tijolo saturado é pesado.
-Higroscopicidade eu será calculado assim:
I = (Peso saturado - Peso seco) / Peso seco * 100%
O experimento a seguir é uma demonstração prática e visual da higroscopicidade da madeira, ou seja, de sua capacidade de absorver água e produzir expansão e forças..
Pegue cinco palitos de madeira e quebre-os ao meio, mas sem separar completamente. Eles são então dispostos em um círculo como o mostrado na figura a seguir:
Uma gota d'água é colocada no centro. Assim que a gota d'água cai no centro do arranjo de varas de madeira, ela tende a se expandir devido ao adsorçãonão deve ser confundido com absorção) de água pelas fibras de madeira.
Em pouco tempo a madeira parece ganhar vida devido à sua expansão gradativa e depois de aproximadamente 1 minuto, o resultado é como o da figura a seguir.
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